DE102004032026A1 - Heat sink, in particular for the walls of the upper furnace of an electric arc furnace or a shaft furnace - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft einen Kühlkörper, insbesondere für die Wände des Oberofens eines Elektrolichtbogenofens oder eines Schachtofens, der der heißen Ofenatmosphäre ausgesetzt ist, mit einer auf der Heißseite den Wärmeübergang bildenden Schicht aus Kupfer oder Kupferlegierung und auf der Kaltseite aus muldenförmigen Produkten gebildeten Kühlkanälen, durch die Kühlmittel geführt sind und die auf der Kaltseite an eine Kühlmittel-Zuführung und eine Kühlmittel-Ableitung angeschlossen sind.The The invention relates to a heat sink, in particular for the Walls of the Oven of an electric arc furnace or a shaft furnace, the hot one furnace atmosphere exposed, with one on the hot side, the heat transfer forming layer of copper or copper alloy and on the cold side from trough-shaped Products formed cooling channels, through the coolants guided are on the cold side to a coolant supply and a coolant discharge are connected.
Derartige Kühlkörper ersetzen etwa ab Mitte der 70er – Jahre die früher übliche ff-Ausmauerung und bilden Wandelemente in Kastenform mit Kühlmittel-Leitblechen im Innern und mit verschiedenen Formen von Schlackenhaltern an der Heißseite.such Replace heat sink from about the mid-70s the formerly common ff-lining and form Wall elements in box shape with coolant baffles inside and with various forms of slag holders at the Hot side.
Später wurden kastenförmige Wandelemente durch Rohrgebilde ersetzt. Hierbei waren die Rohre in einer sog. Rohr-an-Rohr-Bauweise senkrecht angeordnet, die jedoch nach kurzer Zeit allgemein durch eine waagerechte Anordnung abgelöst wurde. Diese Bauweise hatte den Vorteil mechanischer Stabilität, aber auch die Nachteile hoher Druckverluste und das Erfordernis des Anbringens von Schlackenhaltern, die nur eine begrenzte Lebensdauer aufweisen und häufig den Ausgangspunkt für Risse in den Rohren bildeten.Later were boxy Wall elements replaced by pipe structures. Here were the pipes arranged in a so-called pipe-on-pipe construction vertically, however after a short time was generally replaced by a horizontal arrangement. These Construction had the advantage of mechanical stability, but also the disadvantages high pressure losses and the need to install slag holders, which have only a limited life and often the Starting point for Cracks in the pipes formed.
Seit etwa 1990 baut eine Fachfirma ihre Wandelemente in der sog. Rohr-Spalt-Rohr-Bauweise. Die Rohre liegen horizontal und die Strömungsumkehrungen werden durch gegossene Rohrbögen gebildet. Diese Wandelemente haben keine Schlakkenhalter, weil sich das ff-Spritzmaterial in den Spalten zwischen den Rohren fest halten kann. Darüberhinaus ist der Druckverlust in dieser Art Wandelemente erheblich geringer.since Around 1990, a specialist company builds its wall elements in the so-called pipe-gap-pipe construction. The pipes lie horizontally and the flow reversals are formed by cast pipe bends. These wall elements have no Schlakkenhalter, because the ff-spray material in the gaps between the pipes can hold firmly. Furthermore the pressure loss in this type of wall elements is considerably lower.
Solche der heißen Ofenatmosphäre ausgesetzten Wandelemente besitzen nur eine begrenzte Lebensdauer und sind häufig von Schäden betroffen. Die Schäden können eingeteilt werden in Risse an der Rohroberfläche, Schäden durch Schrottschlag (beim Chargieren eines Elektrolichtbogenofens ) Schäden durch Lichtbogenüberschlag und Funkenerosion, Schäden durch Sauerstoff und Schäden an Rückenblechen.Such the hot ones furnace atmosphere exposed wall elements have only a limited life and are common of damage affected. The damages can be divided into cracks on the pipe surface, damage by scrap impact (at Charging an electric arc furnace) Damage caused by arcing and spark erosion, damage through oxygen and damage on back plates.
Insofern sind die eingangs bezeichneten Kühlkörper vorteilhafter, die auch als Wandplatten in Hochöfen eingesetzt werden können.insofar If the heat sinks described at the beginning are more advantageous, which are also used as wall panels in blast furnaces can be used.
Der
eingangs bezeichnete Kühlkörper ist
aus der
Aus
der
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine beanspruchungsfähige Bauform mit wirtschaftlich kostengünstig herstellbaren Bauteilen zu schaffen, dabei an Kupfer oder Kupferlegierung zu sparen und eine hohe Standzeit zu erreichen.Of the Invention is based on the object, a claimable design with economical cost To produce manufacturable components, while copper or copper alloy to save and to achieve a long service life.
Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass eine der Heißseite zugeordnete, in ihrer Dicke bestimmbare Platte oder Rahmenplatte aus Kupfer oder Kupferlegierung, mittels einer dauerhaft elastischen Abdichtung verschlossen ist, wobei eine Vielzahl von muldenförmigen, parallel nebeneinander angeordneten Längsprofile entweder in der Dicke der Platte oder der Rahmenplatte oder in der dauerhaft elastischen Abdichtung als Kühlkanäle vorgesehen sind und dass die Platte oder Rahmenplatte mit einer aus Eisen- oder Stahlwerkstoffen bestehenden, die Kaltseite bildenden Abdeckplatte dicht verbindbar ist. Dadurch wird nur ein geringer Anteil am Werkstoff Kupfer oder Kupferlegierung benötigt und der wesentlich geringer beanspruchte Teil auf der Kaltseite kann aus kostengünstigem Werkstoff hergestellt werden. Die Vielzahl der muldenförmigen Längsprofile bewirkt eine flächenhaft gleichmäßigere Ableitung der Wärme an das Kühlmedium. Die Beanspruchungsfähigkeit des Kühlkörpers ist insgesamt höher.The Asked object is inventively achieved in that one of the hot side assigned, determined in its thickness plate or frame plate made of copper or copper alloy, by means of a permanently elastic Seal is closed, with a variety of trough-shaped, parallel juxtaposed longitudinal profiles either in the Thickness of the plate or the frame plate or in the permanently elastic Seal provided as cooling channels and that the plate or frame plate is made with one of iron or steel materials existing, the cold side forming cover plate tight is connectable. As a result, only a small proportion of the material Copper or copper alloy needed and the much less stressed part on the cold side can be cost effective Material are produced. The variety of trough-shaped longitudinal profiles causes a planar more uniform discharge the heat to the cooling medium. The load capacity of the heatsink is total higher.
In Ausgestaltung der Erfindung besteht die elastische Abdichtung aus wärmeleitendem Kunststoff, wärmebeständigem Gummi oder aus einer Metallmembrane. Die Abdichtung begrenzt erfindungsgemäß den Kühlkanal oder mehrere Kühlkanäle und wird dadurch mittels des Kühlmittels selbst gekühlt. Aus diesem Grund besteht ein Schutz gegen Wärmebelastung, so dass derartig elastische Materialien dauerhaft eingesetzt werden können.In Embodiment of the invention, the elastic seal is made thermally conductive Plastic, heat-resistant rubber or from a metal membrane. The seal limits the cooling channel according to the invention or more cooling channels and will thereby by means of the coolant even cooled. Out For this reason, there is a protection against heat stress, so that such elastic materials can be used permanently.
Eine Weiterbildung besteht darin, dass das Verhältnis der Wanddicken der Abdeckplatte zu der Platte aus Kupfer oder Kupferlegierung gleich oder kleiner 1 ist.A Further development is that the ratio of the wall thicknesses of the cover plate to the plate of copper or copper alloy equal to or smaller 1 is.
Eine relativ dünne Abdeckplatte oder eine entsprechend beanspruchungsfähige Abdeckplatte entsteht dadurch, dass die Abdeckplatte mittels nach außen vorstehenden Rippen verstärkt ist.A relatively thin Cover plate or a correspondingly claimable cover plate is created in that the cover plate is reinforced by means of outwardly projecting ribs.
Weitere Merkmale sind dadurch gegeben, dass die Abdeckplatte mit der Platte oder der Rahmenplatte aus Kupfer oder einer Kupferlegierung am Außenumfang verschweißt sind.Further Characteristics are given by the fact that the cover plate with the plate or the frame plate made of copper or a copper alloy on the outer circumference welded are.
Eine andere Verbesserung der Erfindung wird dadurch geschaffen, dass die dauerhaft elastische Abdichtung mittels Rippen versehen ist, die der Platte oder der Rahmenplatte aus Kupfer oder einer Kupferlegierung zugewandt, die Kühlkanäle aus den Langprofilen bilden. Dadurch kann die Abdichtung selbst versteift werden und die Elastizität der Abdichtung bleibt dauerhaft erhalten.A Another improvement of the invention is achieved in that the permanently elastic seal is provided by ribs, that of the plate or the frame plate made of copper or a copper alloy facing, the cooling channels from the long profiles form. This allows the seal itself to be stiffened and the elasticity the seal is permanently retained.
Die Kühlkanäle in der Abdeckplatte und/oder der Abdichtung können als Rippen im Querschnitt eine Dreiecksform, eine Halbkreisform oder eine Trapezform bilden. Im allgemeinen sind hier polygonale oder runde Querschnitts- oder Querschnittsmischformen vorteilhaft.The Cooling channels in the Cover plate and / or the seal can as ribs in cross section a Triangular shape, form a semicircular shape or a trapezoidal shape. in the general are here polygonal or round cross-sectional or cross-sectional mixing forms advantageous.
Dabei kann vorteilhafterweise eine weitere Ausgestaltung derart vorgenommen sein, dass entweder der Hohlraum innerhalb der Dreiecksform, der Halbkreisform oder der Trapezform die Kühlkanäle bilden oder die jeweils zwischen zwei Rippen liegenden Nebenräume.there can advantageously made a further embodiment such be that either the cavity within the triangular shape, the semicircular shape or the trapezoidal form the cooling channels or the adjoining rooms between two ribs.
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt, die nachstehend näher erläutert werden.In the drawing are embodiments of Invention, which are explained in more detail below.
Es zeigen:It demonstrate:
Gemäß
Die
auf der Heißseite
Dabei
kann als Kühlkanal
Die
Platte
Die
dauerhaft elastische Abdichtung
Zur
Versteifung und Befestigung kann die Abdeckplatte
In
der
In
der
Gemäß
Eine
vierte Alternative geht aus den
In
allen Ausführungsformen
entsteht ein flacher, rechteckförmiger
und kompakter Kühlkörper
- 11
- Kühlkörperheatsink
- 22
- Heißseitehot side
- 33
- Schicht aus Kupfer oder Kupferlegierunglayer made of copper or copper alloy
- 3a3a
- Inneres des KühlkörpersInterior of the heat sink
- 44
- Kühlkanalcooling channel
- 4a4a
- Langprofillong profile
- 55
- Kühlmittelcoolant
- 66
- Kaltseitecold side
- 77
- Kühlmittel-ZuleitungCoolant feed line
- 88th
- Kühlmittel- Ableitungcoolant derivation
- 99
- Platte aus Kupfer oder Kupferlegierungplate made of copper or copper alloy
- 9a9a
- Rahmenplatteframe plate
- 9b9b
- Außenumfangouter periphery
- 1010
- elastische Abdichtungelastic seal
- 1111
- Eisen- oder Stahl-WerkstoffIron- or steel material
- 1212
- Abdeckplattecover
- 12a12a
- Schraubenscrew
- 1313
- Rippen an der Abdeckplatteribs on the cover plate
- 1414
- Rippen an der elastischen Abdichtungribs on the elastic seal
- 1515
- Kühlkanalcooling channel
- 1616
- Dreiecksformtriangular shape
- 1717
- HalbkreisformSemicircular shape
- 1818
- Trapezformtrapezoidal shape
- 1919
- Hohlraumcavity
- 2020
- NebenraumOutbuildings
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